Polymorphism in polar mesogens. II - Theoretical aspects

Centre de Recherche Paul Pascal, Domaine Universitaire, 33405 Talence, France.

Abstract

A unique theoretical framework is shown to interpret not less than seven different smectic phases observed or expected in polar systems. A free energy with two coupled order parameters having a tendency to condense at two incommensurate wavevectors is used.

The great number of smectic phases arises from the competition between these two incommensurate lengths: the impossibility to satisfy simultaneously contradictory tendencies is solved in many different ways, each of them corresponding to a distinct type of frustrated smectic.

Several phase diagrams [math] are presented. The stability and the expected electric properties of incommensurate phases are also discussed.

At last, the surprising reentrant behaviour is explained in the same framework, provided one gets out of the mean field approximation.

Résumé

L’introduction d’une énergie libre à deux paramètres d’ordre couplés, ayant tendance à condenser à deux vecteurs d’onde incommensurables, permet de décrire dans un même cadre théorique pas moins de sept différentes phases smectiques.

La compétition entre ces deux longueurs incommensurables est à l’origine de la diversité des phases rencontrées : chacune d’elles apparaît comme un compromis entre les différentes tendances contradictoires du système d’où le nom de smectiques frustrés.

Différents diagrammes de phases [math] sont présentés. La stabilité et les propriétés électriques des phases incommensurables sont également brièvement discutées. Enfin, le comportement rentrant, couramment observé dans ces systèmes est interprété par la même énergie libre hors de l’approximation de champ moyen.